El almidón o amilo es un carbohidrato polimérico que consta de numerosas unidades de glucosa unidas por enlaces glicosídicos . La mayoría de las plantas verdes producen este polisacárido para el almacenamiento de energía. Es el carbohidrato más común en la dieta humana y se encuentra en grandes cantidades en alimentos básicos como las papas , el maíz , el arroz , el trigo y la yuca (mandioca).
Identificadores | |
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ChemSpider |
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Tarjeta de información ECHA | 100.029.696 |
Número CE |
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Número RTECS |
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Tablero CompTox ( EPA ) | |
Propiedades | |
( C 6H 10O 5) norte+ (H 2O) | |
Masa molar | Variable |
Apariencia | polvo blanco |
Densidad | Variable [1] |
Punto de fusion | se descompone |
insoluble (ver gelatinización de almidón ) | |
Termoquímica | |
4.1788 kilocalorías por gramo (17.484 kJ / g) [2] ( Poder calorífico superior ) | |
Peligros | |
Ficha de datos de seguridad | ICSC 1553 |
410 ° C (770 ° F; 683 K) | |
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |
PEL (permitido) | TWA 15 mg / m 3 (total) TWA 5 mg / m 3 (resp) [3] |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
El almidón puro es un polvo blanco, insípido e inodoro que es insoluble en agua fría o alcohol. Consta de dos tipos de moléculas: la amilosa lineal y helicoidal y la amilopectina ramificada . Dependiendo de la planta, el almidón contiene generalmente de 20 a 25% de amilosa y de 75 a 80% de amilopectina en peso. [4] El glucógeno , el depósito de glucosa de los animales, es una versión más ramificada de la amilopectina.
En la industria, el almidón se convierte en azúcares, por ejemplo mediante el malteado , y se fermenta para producir etanol en la fabricación de cerveza , whisky y biocombustible . Se procesa para producir muchos de los azúcares que se utilizan en los alimentos procesados. Mezclar la mayoría de los almidones en agua tibia produce una pasta, como la pasta de trigo , que se puede usar como agente espesante, endurecedor o adhesivo. El mayor uso industrial no alimentario del almidón es como adhesivo en el proceso de fabricación de papel . Se puede aplicar almidón a partes de algunas prendas antes de plancharlas para endurecerlas .
Etimología
La palabra "almidón" proviene de su raíz germánica con los significados "fuerte, rígido, fortalecido, endurecido". [5] El Stärke (fuerza) alemán moderno está relacionado y hace referencia durante siglos a su aplicación principal, el uso en textiles: apresto de hilo para tejer y almidón de lino . El término griego para almidón, "amylon" (ἄμυλον), que significa "no molido", también está relacionado. Proporciona la raíz amilo , que se usa como prefijo para varios compuestos de 5 carbonos relacionados o derivados del almidón (por ejemplo, alcohol amílico ).
Historia
Los granos de almidón de los rizomas de Typha (espadañas, juncos) como harina se han identificado a partir de piedras de moler en Europa que se remontan a hace 30.000 años. [6] Se encontraron granos de almidón de sorgo en piedras de moler en cuevas en Ngalue , Mozambique , que datan de hace 100.000 años. [7]
La pasta de almidón de trigo extraída pura se usó en el Antiguo Egipto, posiblemente para pegar papiro . [8] La extracción de almidón se describe por primera vez en la Historia natural de Plinio el Viejo alrededor del 77 al 79 d. C. [9] Los romanos lo usaban también en cremas cosméticas , para empolvar el cabello y espesar salsas. Los persas e indios lo usaban para hacer platos similares a la halva de trigo gothumai . El almidón de arroz como tratamiento superficial del papel se ha utilizado en la producción de papel en China desde el año 700 d . C. [10]
Industria del almidón
Además de las plantas con almidón consumidas directamente, en 2008 se producían 66 millones de toneladas de almidón al año en todo el mundo. En 2011, la producción se incrementó a 73 millones de toneladas. [11]
En la UE, la industria del almidón produjo alrededor de 8,5 millones de toneladas en 2008, y alrededor del 40% se utilizó para aplicaciones industriales y el 60% para usos alimentarios [12], la mayoría de estos últimos como jarabes de glucosa . [13] En 2017, la producción de la UE fue de 11 millones de toneladas, de las cuales 9,4 millones de toneladas se consumieron en la UE y de las cuales el 54% fueron edulcorantes de almidón. [14]
El de EE.UU. produjimos aproximadamente 27,5 millones de toneladas de almidón en 2017, de los cuales alrededor de 8,2 millones de toneladas era jarabe de alto contenido de fructosa , 6,2 millones de toneladas fue jarabes de glucosa, y 2,5 millones de toneladas eran productos de almidón. [ aclaración necesaria ] El resto del almidón se utilizó para producir etanol (1,6 mil millones de galones). [15] [16]
Almacén de energía de plantas
La mayoría de las plantas verdes almacenan energía en forma de almidón, que se empaqueta en gránulos semicristalinos. [17] La glucosa extra se convierte en almidón, que es más complejo que la glucosa producida por las plantas. Las plantas jóvenes viven de esta energía almacenada en sus raíces, semillas y frutos hasta que pueden encontrar un suelo adecuado para crecer. [18] Una excepción es la familia Asteraceae (ásteres, margaritas y girasoles), donde el almidón es reemplazado por la inulina de fructano . Los fructanos similares a la inulina también están presentes en pastos como el trigo , en las cebollas y el ajo , los plátanos y los espárragos . [19]
En la fotosíntesis , las plantas utilizan energía luminosa para producir glucosa a partir del dióxido de carbono . La glucosa se utiliza para generar la energía química necesaria para el metabolismo general , para fabricar compuestos orgánicos como ácidos nucleicos , lípidos , proteínas y polisacáridos estructurales como la celulosa , o se almacena en forma de gránulos de almidón, en amiloplastos . Hacia el final de la temporada de crecimiento, el almidón se acumula en ramitas de árboles cerca de las yemas. Las frutas , semillas , rizomas y tubérculos almacenan almidón para prepararse para la próxima temporada de crecimiento.
La glucosa es soluble en agua, hidrófila , se une al agua y luego ocupa mucho espacio y es osmóticamente activa; la glucosa en forma de almidón, por otro lado, no es soluble, por lo tanto, osmóticamente inactiva y se puede almacenar de forma mucho más compacta. Los gránulos semicristalinos generalmente consisten en capas concéntricas de amilosa y amilopectina que se pueden hacer biodisponibles según la demanda celular de la planta. [20]
Las moléculas de glucosa están unidas al almidón mediante enlaces alfa fácilmente hidrolizados . El mismo tipo de enlace se encuentra en el glucógeno polisacárido de reserva animal . Esto contrasta con muchos polisacáridos estructurales como la quitina , la celulosa y el peptidoglicano , que están unidos por enlaces beta y son mucho más resistentes a la hidrólisis. [21]
Biosíntesis
Las plantas producen almidón convirtiendo primero la glucosa 1-fosfato en ADP -glucosa utilizando la enzima glucosa-1-fosfato adenililtransferasa . Este paso requiere energía en forma de ATP . La enzima almidón sintasa luego agrega ADP-glucosa a través de un enlace 1,4-alfa glicosídico a una cadena creciente de residuos de glucosa, liberando ADP y creando amilosa. Es casi seguro que la ADP-glucosa se agrega al extremo no reductor del polímero de amilosa, ya que la UDP-glucosa se agrega al extremo no reductor del glucógeno durante la síntesis de glucógeno. [22]
La enzima ramificadora de almidón introduce enlaces glicosídicos 1,6-alfa entre las cadenas de amilosa, creando la amilopectina ramificada. La enzima desramificante del almidón isoamilasa elimina algunas de estas ramas. Existen varias isoformas de estas enzimas, lo que conduce a un proceso de síntesis muy complejo. [23]
El glucógeno y la amilopectina tienen una estructura similar, pero el primero tiene aproximadamente un punto de ramificación por cada diez enlaces 1,4-alfa, en comparación con aproximadamente un punto de ramificación por cada treinta enlaces 1,4-alfa en la amilopectina. [24] La amilopectina se sintetiza a partir de ADP-glucosa, mientras que los mamíferos y los hongos sintetizan glucógeno a partir de UDP-glucosa ; en la mayoría de los casos, las bacterias sintetizan glucógeno a partir de ADP-glucosa (análogo al almidón). [25]
Además de la síntesis de almidón en plantas, el almidón se puede sintetizar a partir de almidón no alimenticio mediado por un cóctel de enzimas. [26] En este biosistema libre de células, la celulosa con enlaces beta-1,4-glucosídicos se hidroliza parcialmente a celobiosa . La celobiosa fosforilasa se escinde en glucosa 1-fosfato y glucosa; la otra enzima, la alfa-glucano fosforilasa de patata , puede añadir una unidad de glucosa de la glucosa 1-fosforilasa a los extremos no reductores del almidón. En él, el fosfato se recicla internamente. El otro producto, la glucosa, puede ser asimilado por una levadura. Este bioprocesamiento sin células no necesita ningún aporte químico y energético costoso, se puede realizar en solución acuosa y no tiene pérdidas de azúcar. [27] [28] [29]
Degradación
El almidón se sintetiza en las hojas de las plantas durante el día y se almacena en forma de gránulos; sirve como fuente de energía por la noche. Las cadenas de almidón insolubles y altamente ramificadas deben fosforilarse para que sean accesibles a las enzimas degradantes. La enzima glucano, agua dikinasa (GWD) se fosforila en la posición C-6 de una molécula de glucosa, cerca de las cadenas de enlaces de ramificación 1,6-alfa. Una segunda enzima, fosfoglucano, agua dikinasa (PWD) fosforila la molécula de glucosa en la posición C-3. Una pérdida de estas enzimas, por ejemplo una pérdida de la GWD, conduce a un fenotipo de exceso de almidón (sexo), [30] y debido a que el almidón no se puede fosforilar, se acumula en los plástidos.
Después de la fosforilación, la primera enzima degradante, la beta-amilasa (BAM) puede atacar la cadena de glucosa en su extremo no reductor. La maltosa se libera como el principal producto de la degradación del almidón. Si la cadena de glucosa consta de tres moléculas o menos, BAM no puede liberar maltosa. Una segunda enzima, la enzima desproporcionante-1 (DPE1), combina dos moléculas de maltotriosa. De esta cadena se libera una molécula de glucosa. Ahora, BAM puede liberar otra molécula de maltosa de la cadena restante. Este ciclo se repite hasta que el almidón se degrada por completo. Si BAM se acerca al punto de ramificación fosforilada de la cadena de glucosa, ya no puede liberar maltosa. Para que la cadena fosforilada se degrade, se requiere la enzima isoamilasa (ISA). [31]
Los productos de la degradación del almidón son predominantemente maltosa [32] y cantidades más pequeñas de glucosa. Estas moléculas se exportan desde el plastidio al citosol, maltosa, a través del transportador de maltosa, que si muta (mutante MEX1) da como resultado la acumulación de maltosa en el plastidio. [33] La glucosa se exporta a través del translocador de glucosa plastídica (pGlcT). [34] Estos dos azúcares actúan como precursores de la síntesis de sacarosa. Luego, la sacarosa se puede usar en la vía oxidativa de las pentosas fosfato en las mitocondrias, para generar ATP por la noche. [31]
Propiedades
Estructura
Si bien se pensaba que la amilosa no estaba ramificada por completo, ahora se sabe que algunas de sus moléculas contienen algunos puntos de ramificación. [35] La amilosa es una molécula mucho más pequeña que la amilopectina. Aproximadamente una cuarta parte de la masa de los gránulos de almidón en las plantas consiste en amilosa, aunque hay aproximadamente 150 veces más amilosa que moléculas de amilopectina.
Las moléculas de almidón se disponen en la planta en gránulos semicristalinos. Cada especie de planta tiene un tamaño granular de almidón único: el almidón de arroz es relativamente pequeño (alrededor de 2 μm) mientras que los almidones de patata tienen gránulos más grandes (hasta 100 μm).
El almidón se vuelve soluble en agua cuando se calienta. Los gránulos se hinchan y revientan, la estructura semicristalina se pierde y las moléculas de amilosa más pequeñas comienzan a lixiviarse del gránulo, formando una red que retiene el agua y aumentando la viscosidad de la mezcla . Este proceso se llama gelatinización de almidón . Durante la cocción , el almidón se convierte en una pasta y aumenta aún más su viscosidad. Durante el enfriamiento o almacenamiento prolongado de la pasta, la estructura semicristalina se recupera parcialmente y la pasta de almidón se espesa, expulsando agua. Esto se debe principalmente a la retrogradación de la amilosa. Este proceso es responsable del endurecimiento del pan o del añejo , y de la capa de agua sobre un gel de almidón ( sinéresis ).
Algunas variedades de plantas cultivadas tienen almidón de amilopectina puro sin amilosa, conocido como almidones cerosos . El más utilizado es el maíz ceroso , otros son el arroz glutinoso y la fécula de patata cerosa . Los almidones céreos tienen menos retrogradación, lo que da como resultado una pasta más estable. El almidón con alto contenido de amilosa, amylomaize , se cultiva para el uso de su fuerza de gel y para su uso como almidón resistente (un almidón que resiste la digestión) en productos alimenticios.
La amilosa sintética hecha de celulosa tiene un grado de polimerización bien controlado. Por lo tanto, se puede utilizar como un posible portador de administración de fármacos. [26]
Ciertos almidones, cuando se mezclan con agua, producirán un fluido no newtoniano a veces apodado "oobleck".
Hidrólisis
Las enzimas que descomponen o hidrolizan el almidón en los azúcares constituyentes se conocen como amilasas .
Las alfa-amilasas se encuentran en plantas y animales. La saliva humana es rica en amilasa y el páncreas también secreta la enzima. Los individuos de poblaciones con una dieta alta en almidón tienden a tener más genes de amilasa que aquellos con dietas bajas en almidón; [36]
La beta-amilasa corta el almidón en unidades de maltosa . Este proceso es importante en la digestión del almidón y también se utiliza en la elaboración de cerveza , donde la amilasa de la piel de las semillas es responsable de convertir el almidón en maltosa ( malteado , macerado ). [37] [38]
Dado un calor de combustión de glucosa de 2.805 kilojulios por mol (670 kcal / mol) mientras que el del almidón es de 2.835 kJ (678 kcal) [2] por mol de monómero de glucosa, la hidrólisis libera aproximadamente 30 kJ (7.2 kcal) por mol, o 166 J (40 cal) por gramo de producto de glucosa.
Dextrinización
Si el almidón se somete a calor seco, se descompone para formar dextrinas , también llamadas "pirodextrinas" en este contexto. Este proceso de descomposición se conoce como dextrinización. Las (piro) dextrinas son principalmente de color amarillo a marrón y la dextrinización es parcialmente responsable del dorado del pan tostado. [39]
Ensayos quimicos
Se usa una solución de triyoduro (I 3 - ) formada mezclando yodo y yoduro (generalmente de yoduro de potasio ) para analizar el almidón; un color azul oscuro indica la presencia de almidón. Los detalles de esta reacción no se conocen por completo, pero un trabajo científico reciente que utilizó cristalografía de rayos X de cristal único y espectroscopía Raman comparativa sugiere que la estructura final de almidón y yodo es similar a una cadena de poliyoduro infinita como la que se encuentra en un complejo de pirroloperileno-yodo. [40] La fuerza del color azul resultante depende de la cantidad de amilosa presente. Los almidones céreos con poca o ninguna amilosa presente se colorearán de rojo. La prueba de Benedict y la prueba de Fehling también se realizan para indicar la presencia de almidón.
La solución indicadora de almidón que consta de agua, almidón y yoduro se usa a menudo en valoraciones redox : en presencia de un agente oxidante, la solución se vuelve azul, en presencia de un agente reductor, el color azul desaparece porque los iones de triyoduro (I 3 - ) tres iones de yoduro, desmontando el complejo de almidón-yodo. La solución de almidón se utilizó como indicador para visualizar la formación periódica y el consumo de intermedio de triyoduro en la reacción oscilante de Briggs-Rauscher . El almidón, sin embargo, cambia la cinética de las etapas de reacción que involucran al ion triyoduro. [41] Una solución al 0.3% p / p es la concentración estándar para un indicador de almidón. Se elabora agregando 3 gramos de almidón soluble a 1 litro de agua caliente; la solución se enfría antes de su uso (el complejo de almidón-yodo se vuelve inestable a temperaturas superiores a 35 ° C).
Cada especie de planta tiene un tipo único de gránulos de almidón en tamaño granular, forma y patrón de cristalización. Bajo el microscopio , los granos de almidón teñidos con yodo iluminados por detrás con luz polarizada muestran un efecto distintivo de cruz de Malta (también conocido como cruz de extinción y birrefringencia ).
Comida
El almidón es el carbohidrato más común en la dieta humana y se encuentra en muchos alimentos básicos . Las principales fuentes de ingesta de almidón en todo el mundo son los cereales ( arroz , trigo y maíz ) y los tubérculos ( patatas y mandioca ). [42] Se cultivan muchos otros alimentos con almidón, algunos solo en climas específicos, como bellotas , arrurruz , arracacha , plátanos , cebada , fruta del pan , alforfón , canna , colocasia , katakuri , kudzu , malanga , mijo , avena , oca , arrurruz polinesio , sagú , sorgo , patatas dulces , el centeno , el taro , castañas , castañas de agua y el ñame , y muchos tipos de granos , tales como habas , lentejas , judías verdes , guisantes y garbanzos .
Los alimentos preparados que contienen almidón ampliamente utilizados son el pan , las tortitas , los cereales , los fideos , la pasta , las gachas y la tortilla .
Las enzimas digestivas tienen problemas para digerir las estructuras cristalinas. El almidón crudo se digiere mal en el duodeno y el intestino delgado , mientras que la degradación bacteriana tiene lugar principalmente en el colon . Cuando se cocina el almidón, aumenta la digestibilidad.
La gelatinización del almidón durante la cocción de la torta puede verse afectada por el azúcar que compite por el agua , lo que evita la gelatinización y mejora la textura.
Antes de la llegada de los alimentos procesados, la gente consumía grandes cantidades de plantas que contenían almidón sin cocinar ni procesar, que contenían grandes cantidades de almidón resistente . Los microbios del intestino grueso fermentaron el almidón, produjeron ácidos grasos de cadena corta , que se utilizan como energía y apoyan el mantenimiento y el crecimiento de los microbios. Los alimentos más procesados se digieren más fácilmente y liberan más glucosa en el intestino delgado: llega menos almidón al intestino grueso y el cuerpo absorbe más energía. Se cree que este cambio en el suministro de energía (como resultado de comer más alimentos procesados) puede ser uno de los factores que contribuyen al desarrollo de trastornos metabólicos de la vida moderna, como la obesidad y la diabetes. [43]
La relación amilosa / amilopectina, el peso molecular y la estructura fina molecular influyen en las propiedades fisicoquímicas y en la liberación de energía de los diferentes tipos de almidones. [44] Además, la cocción y el procesamiento de alimentos afectan significativamente la digestibilidad del almidón y la liberación de energía. El almidón se puede clasificar como almidón de rápida digestión, de digestión lenta y resistente. [45] Los gránulos de almidón crudo resisten la digestión por las enzimas humanas y no se descomponen en glucosa en el intestino delgado, sino que llegan al intestino grueso y funcionan como fibra dietética prebiótica . [46] Cuando los gránulos de almidón están completamente gelatinizados y cocidos, el almidón se vuelve fácilmente digerible y libera glucosa rápidamente dentro del intestino delgado. Cuando los alimentos con almidón se cocinan y enfrían, algunas de las cadenas de glucosa se recristalizan y se vuelven resistentes a la digestión nuevamente. El almidón de digestión lenta se puede encontrar en los cereales crudos, donde la digestión es lenta pero relativamente completa dentro del intestino delgado. [45]
Producción de almidón
La industria del almidón extrae y refina los almidones de semillas, raíces y tubérculos mediante molienda húmeda, lavado, tamizado y secado. En la actualidad, los principales almidones refinados comerciales son la maicena , la tapioca , el arrurruz [47] y los almidones de trigo, arroz y patata . En menor medida, las fuentes de almidón refinado son la batata, el sagú y el frijol mungo. Hasta el día de hoy, el almidón se extrae de más de 50 tipos de plantas.
El almidón sin tratar requiere calor para espesar o gelatinizar. Cuando se precocina un almidón, se puede usar para espesar instantáneamente en agua fría. Esto se conoce como almidón pregelatinizado .
Azúcares de almidón
El almidón se puede hidrolizar en carbohidratos más simples mediante ácidos , varias enzimas o una combinación de los dos. Los fragmentos resultantes se conocen como dextrinas . El grado de conversión generalmente se cuantifica por el equivalente de dextrosa (DE), que es aproximadamente la fracción de los enlaces glicosídicos en el almidón que se han roto.
Estos azúcares de almidón son, con mucho, el ingrediente alimentario a base de almidón más común y se utilizan como edulcorantes en muchas bebidas y alimentos. Incluyen:
- Maltodextrina , un producto de almidón ligeramente hidrolizado (DE 10-20) que se utiliza como relleno y espesante de sabor suave.
- Varios jarabes de glucosa (DE 30–70), también llamados jarabes de maíz en los EE. UU., Son soluciones viscosas que se utilizan como edulcorantes y espesantes en muchos tipos de alimentos procesados.
- Dextrosa (DE 100), glucosa comercial, preparada por hidrólisis completa del almidón.
- Jarabe de alta fructosa , elaborado mediante el tratamiento de soluciones de dextrosa con la enzima glucosa isomerasa , hasta que una fracción sustancial de la glucosa se haya convertido en fructosa. En los Estados Unidos, el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa es significativamente más barato que el azúcar y es el principal edulcorante utilizado en alimentos y bebidas procesados. [48] La fructosa también tiene una mejor estabilidad microbiológica. Un tipo de jarabe de maíz con alto contenido de fructosa, el JMAF-55, es más dulce que la sacarosa porque está elaborado con más fructosa, mientras que el dulzor del JMAF-42 está a la par con la sacarosa. [49] [50]
- Los alcoholes de azúcar , como maltitol , eritritol , sorbitol , manitol e hidrolizado de almidón hidrogenado , son edulcorantes elaborados mediante azúcares reductores.
Almidones modificados
Un almidón modificado es un almidón que ha sido modificado químicamente para permitir que el almidón funcione correctamente en las condiciones que se encuentran con frecuencia durante el procesamiento o almacenamiento, como altas temperaturas, alto cizallamiento, bajo pH, congelación / descongelación y enfriamiento.
Los almidones alimentarios modificados tienen el código E según la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria y los aditivos alimentarios codificados por el SIN según el Codex Alimentarius : [51]
- 1400 Dextrina
- 1401 Almidón tratado con ácido
- 1402 Almidón tratado con alcalino
- 1403 Almidón blanqueado
- 1404 Almidón oxidado
- 1405 Almidones, tratados con enzimas
- 1410 Fosfato de mono almidón
- 1412 Fosfato de distarch
- 1413 Fosfato de dialmidón fosfatado
- 1414 acetilado fosfato de dialmidón
- 1420 Acetato de almidón
- 1422 Adipato de dialmidón acetilado
- 1440 Almidón hidroxipropílico
- 1442 Fosfato de dialmidón de hidroxipropilo
- 1443 Glicerol de hidroxipropil-almidón
- 1450 Octenil succinato sódico de almidón
- 1451 acetilado almidón oxidado
Los SIN 1400, 1401, 1402, 1403 y 1405 están en los ingredientes alimentarios de la UE sin un número E. [52] Los almidones modificados típicos para aplicaciones técnicas son los almidones catiónicos , el hidroxietil almidón y los almidones carboximetilados.
Utilizar como aditivo alimentario
Como aditivo para el procesamiento de alimentos , los almidones de alimentos se usan típicamente como espesantes y estabilizadores en alimentos como pudines, natillas, sopas, salsas, salsas, rellenos para pasteles y aderezos para ensaladas, y para hacer fideos y pastas. Funcionan como espesantes, extensores, estabilizadores de emulsiones y son aglutinantes excepcionales en carnes procesadas.
Los dulces engomados como las gominolas y los chicles de vino no se fabrican utilizando un molde en el sentido convencional. Se llena una bandeja con almidón nativo y se nivela. Luego se presiona un molde positivo en el almidón dejando una impresión de aproximadamente 1,000 caramelos de goma. Luego, la mezcla de gelatina se vierte en las impresiones y se coloca en una estufa para que se asiente. Este método reduce en gran medida el número de moldes que se deben fabricar.
Uso en la industria farmacéutica
En la industria farmacéutica, el almidón también se usa como excipiente , como desintegrante de tabletas y como aglutinante.
Almidón resistente
El almidón resistente es un almidón que escapa a la digestión en el intestino delgado de individuos sanos. El almidón de maíz con alto contenido de amilosa tiene una temperatura de gelatinización más alta que otros tipos de almidón y retiene su contenido de almidón resistente mediante horneado , extrusión suave y otras técnicas de procesamiento de alimentos. Se utiliza como fibra dietética insoluble en alimentos procesados como pan, pasta, galletas, galletas saladas, pretzels y otros alimentos con bajo contenido de humedad. También se utiliza como suplemento dietético por sus beneficios para la salud. Los estudios publicados han demostrado que el almidón resistente ayuda a mejorar la sensibilidad a la insulina, [53] aumenta la saciedad, [54] reduce los biomarcadores proinflamatorios interleucina 6 y el factor de necrosis tumoral alfa [55] y mejora los marcadores de la función colónica. [56] Se ha sugerido que el almidón resistente contribuye a los beneficios para la salud de los cereales integrales intactos. [57]
Aplicaciones industriales
Fabricación de papel
La fabricación de papel es la aplicación no alimentaria más grande de almidones a nivel mundial, y consume muchos millones de toneladas métricas al año. [12] En una hoja típica de papel de copia, por ejemplo, el contenido de almidón puede llegar al 8%. Tanto los almidones químicamente modificados como los no modificados se utilizan en la fabricación de papel. En la parte húmeda del proceso de fabricación de papel, generalmente denominada "parte húmeda", los almidones utilizados son catiónicos y tienen una carga positiva unida al polímero de almidón. Estos derivados de almidón se asocian con las fibras de papel / celulosa aniónicas o cargadas negativamente y las cargas inorgánicas. Los almidones catiónicos junto con otros agentes de retención y de encolado interno ayudan a dar las propiedades de resistencia necesarias a la banda de papel formada en el proceso de fabricación de papel ( resistencia en húmedo ) y a proporcionar resistencia a la hoja de papel final (resistencia en seco).
En el extremo seco del proceso de fabricación de papel, la banda de papel se vuelve a humedecer con una solución a base de almidón. El proceso se llama encolado de superficies . Los almidones utilizados han sido despolimerizados química o enzimáticamente en la fábrica de papel o en la industria del almidón (almidón oxidado). Las soluciones de encolado / almidón se aplican a la banda de papel mediante varias prensas mecánicas (prensas encoladoras). Junto con los agentes de encolado de la superficie, los almidones de la superficie imparten resistencia adicional a la banda de papel y además proporcionan retención de agua o "encolado" para propiedades de impresión superiores. El almidón también se usa en recubrimientos de papel como uno de los aglutinantes para las formulaciones de recubrimiento que incluyen una mezcla de pigmentos, aglutinantes y espesantes. El papel estucado tiene una suavidad, dureza, blancura y brillo mejoradas y, por tanto, mejora las características de impresión.
Adhesivos para cartón ondulado
Los adhesivos para cartón ondulado son la siguiente aplicación más grande de almidones no alimentarios a nivel mundial. Las colas de almidón se basan principalmente en almidones nativos sin modificar, además de algunos aditivos como el bórax y la sosa cáustica . Parte del almidón se gelatiniza para transportar la suspensión de almidones crudos y evitar la sedimentación. Este pegamento opaco se llama adhesivo SteinHall. El pegamento se aplica en las puntas de las estrías. El papel estriado se presiona sobre un papel llamado revestimiento. Esto luego se seca a fuego alto, lo que hace que el resto del almidón crudo en el pegamento se hinche / gelatinice. Esta gelatinización hace que el pegamento sea un adhesivo rápido y fuerte para la producción de cartón ondulado.
Almidón de ropa
El almidón para ropa o ropa es un líquido que se prepara mezclando un almidón vegetal en agua (las preparaciones anteriores también tenían que hervirse) y se utiliza en el lavado de ropa . El almidón se utilizó ampliamente en Europa en los siglos XVI y XVII para endurecer los cuellos anchos y las gorgueras de lino fino que rodeaban el cuello de las personas acomodadas. Durante el siglo XIX y principios del XX, fue elegante endurecer los cuellos y las mangas de las camisas de los hombres y los volantes de las enaguas de las mujeres aplicándoles almidón mientras se planchaba la ropa limpia . El almidón le da a la ropa bordes suaves y nítidos y tiene un propósito práctico adicional: la suciedad y el sudor del cuello y las muñecas de una persona se adhieren al almidón en lugar de a las fibras de la ropa. La suciedad se lavaría junto con el almidón; después del lavado, se volvería a aplicar el almidón. Hoy en día, en muchas culturas, el almidón se vende en latas de aerosol para uso doméstico, pero en otras permanece disponible en forma granular para mezclar con agua.
Otro
Otra gran aplicación de almidón no alimenticio se encuentra en la industria de la construcción, donde el almidón se usa en el proceso de fabricación de paneles de yeso para paredes . Los almidones químicamente modificados o no modificados se agregan al estuco que contiene principalmente yeso . Se aplican hojas de papel de alto gramaje superior e inferior a la formulación, y se deja que el proceso se caliente y se cure para formar el eventual tablero de pared rígido. Los almidones actúan como un pegamento para la roca de yeso curada con la cubierta de papel y también proporcionan rigidez al tablero.
El almidón se utiliza en la fabricación de diversos adhesivos o colas [58] para encuadernación de libros, adhesivos para papel tapiz , producción de sacos de papel , enrollado de tubos, papel engomado , adhesivos para sobres, colas escolares y etiquetado de botellas. Los derivados del almidón, como las dextrinas amarillas, pueden modificarse mediante la adición de algunos productos químicos para formar un pegamento duro para el papeleo; algunas de esas formas usan bórax o carbonato de sodio , que se mezclan con la solución de almidón a 50–70 ° C (122–158 ° F) para crear un muy buen adhesivo. Se puede agregar silicato de sodio para reforzar esta fórmula.
- Productos químicos textiles de almidón: los agentes encoladores de urdimbre se utilizan para reducir la rotura de los hilos durante el tejido . El almidón se utiliza principalmente para encolar hilos a base de algodón . El almidón modificado también se utiliza como espesante de impresión textil .
- En la exploración de petróleo, el almidón se usa para ajustar la viscosidad del fluido de perforación , que se usa para lubricar la cabeza de perforación y suspender el residuo de molienda en la extracción de petróleo.
- El almidón también se usa para hacer algunos cacahuetes de embalaje y algunas baldosas de falso techo .
- En la industria de la impresión , el almidón de grado alimenticio [59] se usa en la fabricación de polvo en aerosol anti-decantación usado para separar hojas de papel impresas para evitar que la tinta húmeda se desprenda .
- Para el polvo corporal, el almidón de maíz en polvo se usa como sustituto del talco , y de manera similar en otros productos de salud y belleza.
- El almidón se utiliza para producir varios bioplásticos , polímeros sintéticos que son biodegradables. Un ejemplo es el ácido poliláctico a base de glucosa del almidón.
- La glucosa del almidón se puede fermentar aún más para obtener biocombustible de etanol de maíz mediante el llamado proceso de molienda en húmedo . Hoy en día, la mayoría de las plantas de producción de bioetanol utilizan el proceso de molienda en seco para fermentar maíz u otra materia prima directamente en etanol. [60]
- La producción de hidrógeno podría utilizar glucosa del almidón como materia prima, utilizando enzimas. [61]
Seguridad y salud ocupacional
La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal (límite de exposición permisible ) para la exposición al almidón en el lugar de trabajo como 15 mg / m 3 de exposición total y 5 mg / m 3 de exposición respiratoria durante una jornada laboral de 8 horas. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 10 mg / m 3 de exposición total y 5 mg / m 3 de exposición respiratoria durante una jornada laboral de 8 horas. [62]
Ver también
- Acrilamida , presente en alimentos fritos y horneados.
- Destarch
- Análisis de almidón
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enlaces externos
- CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos , información para trabajadores